大规模三维地形生成算法的实施与分析

为了探讨适合于虚拟现实中大规模三维地形生成的算法,文章分析了均匀网格算法和ROAM算法的原理及其特点,基于Molehill渲染引擎采用两种不同的算法实施了地形数据的模拟与绘制。实验结果表明,由于ROAM算法可根据视点的位置动态地计算模型的细节层次,减少了每帧渲染多边形的数量,所以,提高了大规模地形数据的运算效率,适合于大规模三维地形场景的虚拟建模需求。     

基于libMini的动态地形实时渲染算法

为了减少地形动态变化时的地形计算时间,满足动态地形实时可视化的需要,在地形渲染库libMini的基础上,依据地形动态变化的局部性特点,以及库中LOD(Level ofDetail)算法的具体实现方式,运用局部更新的思想,提出了一种动态地形实时计算和渲染算法.算法避免了在地形动态变化时进行大量重复计算,使得在地形动态变化时所需的计算量大大减少,达到实时渲染要求.实验表明,算法使得局部地形动态变化时地形计算和渲染的时间从秒级降低到毫秒级,可以满足实时渲染要求.     

基于GeoMipMap的分形地形的动态生成算法研究

三维真实感地形的生成一直是计算机图形学领域中的焦点课题,介绍一种同时采用GeoMipMap算法与分形算法来生成动态的随机地形的新方法,提出同时结合地形中点替换法和GeoMipMap算法的实时优化算法,讨论地形生成过程中的裂缝、突跳问题和顶点数据的存储问题,利用可见性剔除的简化策略和纹理混合贴图方式的渲染方法,并给出了该层次细节模型在地形渲染中的实现方法.通过对此算法的实现和优化,在保证一定的地形渲染效果的前提下,减少开销达到了提高实时渲染速度的目的.     

一种超大规模地形场景的实时渲染算法

超大规模地形场景包含大量的数据,无法一次性载入内存进行实时渲染.基于Geometrical Mipmapping算法,结合动态调度技术,提出一种高效的超大规模地形场景实时渲染算法.算法对海量地形数据进行分块,在实时运行时,根据视点的位置动态地载入所需的地形块和释放无用的地形块,使得内存中的地形数据维持在一定范围内.然后,通过LOD技术和视域剔除对内存中的地形数据进行简化,大量减少送入GPU的三角形数量,从而达到实时渲染.实验结果表明,算法渲染速度快,内存开销较小,适合于超大规模地形场景的实时渲染.     

ROAM算法在超大规模地形渲染中的应用

地形的三维可视化在多个领域中有着广泛的应用.ROAM算法是目前使用最广泛的网格构造算法之一.本文提出了一种改进的ROAM算法实现,并且和地形数据分块技术、视锥裁减技术相结合,进而提出了一种解决超大规模地形数据的实时渲染问题的方法.这种方法可以实现地形的连续细节层次渲染,并且可以利用帧和帧之间的关联性,极大地提高了渲染速度.基于本方法实现的原型程序在普通的PC机上取得了很好的渲染效果.     

三维地形板块构造模型的研究

在三维地形实时、快速渲染的研究中,提出了一种板块构造模型。为实现地形板块之间的实时过渡渲染,提出了插槽算法。通过实验,该模型能够解决超大地形的快速访问和渲染问题,适合分布式应用。     

分块LOD大规模地形实时渲染算法

针对大规模地形渲染时内存消耗大、帧速率低的问题,提出一种基于线性四叉树的分块层次细节实时渲染算法.在Geomipmapping算法的基础上,首先通过降采样获得相同尺寸的高程数据,结合不同缩放、平移因子,离线建立地形块金字塔结构;然后构建地形块的线性四叉树索引,并定义更为合理的地形块调度准则;最后利用垂直裙带法消除裂缝,设计基于GPU的morphing方法实现顶点的几何过渡.实验结果表明,文中算法能明显减少高程数据存储量,有效地降低了CPU处理时间和GPU渲染批次;在保证画面平滑流畅的同时,达到了较高的渲染速率.     

加速的QTA地形可视化算法

四叉树图集光线跟踪算法（QTA）是一种高效的平面地形可视化算法,在地形渲染相关的许多应用中（如矢量数据、谷地检测、等高线绘制等）都可以增加系统渲染速率。在QTA基础上,通过简化其中CRC算法的分支判断,引入新的屏幕误差控制策略,提出了一种新的光线投射地形可视化算法,同时对QTA中光栅化部分也进行了优化。该算法易于实现,且突破了原QTA算法只适用于平面地形的限制,算法实现了球形地形的可视化。实验结果验证了这一点,同时实验还显示,算法在不损失精度的情况下,具有更高的渲染速率。     

ROAM动态地形渲染算法研究

三维真实感地形的生成一直是计算机图形学领域中关注的焦点课题 ,而基于层次细节的实时优化自适应网格动态地形渲染算法凭借其诸多的优点在军事仿真、GIS系统、VR系统、数字地球以及视频游戏等各个领域得到了广泛的运用。目前三维地形渲染技术主要包括体素渲染和层次细节渲染 ,该文在比较了这两种渲染方法的优缺点后 ,论述了基于后者的实时优化自适应网格算法的优势所在 ,详尽地剖析了其算法思想 ,并给出了该算法的一个具体的实现。     

基于四叉树的分形地形实时动态生成算法

介绍一种结合分形算法与四叉树算法生成动态随机地形的新方法,并提出一种融合地形中点位移法及四叉树递归分割算法的实时优化算法,利用可见性剔除的简化策略和三角形扇的数据简化存储方式,解决地形绘制的裂缝、突跳问题,采用纹理混合贴图方式的渲染方法实现该层次细节模型的地形渲染。通过对该算法的实现和优化,在保证一定地形环境的视觉真实程度前提下,减少开销,从而达到提高实时渲染速度的目的。     

四种体绘制算法的分析与评价

体绘制技术是科学计算可视化的重要组成部分,具有较大的研究价值和广阔的应用前景。体绘制有两种方法即间接体绘制和直接体绘制,直接体绘制(简称体绘制)以其在体数据处理及特征信息表现方面的优势,已经得到了研究者越来越多的重视。文章对四种典型的体绘制算法进行了描述,并概述了它们的改进之处,同时对它们各自的性能进行了分析和评价。     

基于图形硬件加速的体绘制关键技术综述

随着近年来计算机图形硬件性能的不断提高,利用硬件来实现体绘制过程中的某些环节以获取交互的绘制速率变为可能,并逐渐成为目前的研究热点。从体绘制的分类、明暗处理、重构、体积裁剪等4个角度对基于图形硬件加速的体绘制方法进行了分类综述,介绍了各种关键技术的研究进展和典型算法,并讨论了各自特点及其相互联系。     

分布式虚拟集群渲染系统研究

针对三维动画领域的渲染瓶颈和分布式渲染的资源搜索问题,提出了一种基于双层体系结构的分布式虚拟集群渲染系统,并详细介绍了系统的各个功能模块.通过对渲染资源的统一描述,定义了虚拟集群渲染能力的计算方法,给出了分布式渲染资源的搜索算法,并验证了算法的有效性.     

医学体数据三维可视化方法的分类与评价

医学图象三维可视化具有极大的医学研究和临床诊疗应用前景,是现代医学影象研究的重要领域。医学图象三维可视化方法通常分为表面绘制和体绘制,已有许多具体的算法提出,一些算法兼具表面绘制和体绘制的特点,归为混合绘制方法,该文概述了一些典型算法,并讨论了其特点及相互联系,同时对各类方法的应用场合及前景了分析和评价。     

Data parallel volume-rendering algorithms for interactive visualization

The increasing availability of parallel computing platforms has led to the development of parallel volume-rendering algorithms. In the present paper we compare two algorithms for volume raytracing in a data-parallel framework: a shearing technique and a line-drawing technique. The two algorithms are primarily distinguished by the level of parallelism they exploit. Both algorithms have been implemented on the Connection Machine CM2 massively parallel computer and execute at speeds suitable for interactive volume-rendering applications. Since considerable floating-point resources are available on the CM2, we have used rendering algorithms based on transport theory. In the second part of the paper we examine some of the tradeoffs involved between image quality and rendering speed when using high-fidelity rendering algorithms.     

基于分块混合八叉树编码的海量体视化研究

在介绍当前体数据的数据模型与绘制方法的基础上,使用混合八叉树进行体数据的描述,实现了对其自适应分块存储。并用体元投射和三维纹理映射方法分别实现了混合八叉树的体绘制与多分辨率绘制。实验结果表明,该文的算法较好地实现了基于混合八叉树结构的海量体数据的组织、存储和绘制。     

Point-based rendering techniques

The increasing popularity of points as rendering primitives has led to a variety of different rendering algorithms, and the different implementations compare like apples to oranges. In this paper, we revisit and compare a number of recently developed point-based rendering implementations within a common testbed. Also we briefly summarize a few proposed hierarchical multiresolution point data structures and discuss their advantages. Based on a common view-dependent level-of-detail (LOD) rendering framework, we then examine different hardware accelerated point rendering algorithms. Experimental results are given with respect to performance timing and rendering quality for the different approaches. Additionally, we also compare the point-based rendering techniques to a basic triangle mesh approach.     

通过子区域投影方法直接绘制三维数据场

直接的体绘制技术提供了在一幅图形显示三维数据场各种信息的巨大替力，然而，生成这样的图形是极其昂贵的，而且高质量图的绘制远远达不到交互实现的水平。与光线投射方法每次独立地处理一条光线相比，体绘制的体元投影方法按一定的顺序逐一处理数据场内每一个体元，图形绘制的复杂性是Ｏ（ｎ）（ｎ是数据场体元个数，即三个方向长度的乘积）。体元投影方法引起人们极大的兴趣是因为在处理过程中充分地利用了体元的空间连贯性。本文     

交互式动态体绘制及其加速算法

体绘制三维成象法是一门新兴的3D采样数据场可视化技术，在医学成象和科学可视化领域有着极为广泛的应用，但由于3D数据量大，其使用往往受到巨大计算开销的限制，因此很多研究人员致力于静态体绘制加速算法的研究，并解决医学图象三维可视化中三维体数据显示速度与成象质量问题，因而提出了一种交互式动态体绘制算法，即从任意的视点距离和视线方向进行动态编制，并在分析其算法复杂度的基础上，提出一种新的加速算法，同时使得动态体绘制过程几乎达到实时的效果，经验证，这种算法比标准算法快4～5倍。     

基于距离倒数加权法的等值面绘制简化算法

对常用的几种等值面绘制算法进行了分析,考查了其计算的复杂度,提出一种基于距离倒数加权的简易算法.该算法的基本思想是:利用计算机图像的像素离散性,结合实际工程应用上有一些情况中采样点位置稳定不变的特点,不需要先生成等值线,而是逐一扫描所有像素,以简单的函数计算其等值面彩色值.通过与已知曲面函数的理想等值面对比分析表明,该算法在采样点达到一定密度时拟合较好.给出了主要数据结构和算法的C语言实现.